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计算机网络:系统方法(原书第5版)


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[美]拉里 L. 彼得森(Larry L. Peterson) 布鲁斯 S. 戴维(Bruce S. Davie) 著
978-7-111-49907-7
99.00
475
2015年06月01日
王勇 张龙飞 李明 薛静锋 等译
计算机 > 计算机网络 > 计算机网络
Elsevier
1751
简体中文
16
Computer Networks: A Systems Approach,Fifth Edition
教材
计算机科学丛书








本书与传统网络教材最大的不同在于,不是按照osi层次机械地介绍计算机网络,而是采用“系统方法”,将网络看成是交互式的复杂系统。每章开头都给出一些启发式的问题,引导学生或专业人员用新学到的知识来解决实际问题;同时,在每章的最后还会补充一些新的工具和资源,帮助读者巩固和加深所学知识,全面理解复杂网络及其应用的工作原理和工作方式。
本书以便于教学的方式阐述计算机网络领域的核心内容,我非常高兴地说,它比之前的所有版本都更棒!
—— David Clark 麻省理工学院
Peterson和Davie详尽且清晰地描述了各层网络协议,通过丰富的参考资源帮助学生更深入且更全面地理解正在改变世界的网络技术。这本书的每个版本都与时俱进、日臻完善。
—— Jean Walrand 加州大学伯克利分校
这本杰出的教材通过精心的章节组织和“全景式”系统方法来展现计算机网络世界的奥秘,值得拥有!
—— Yonshik Choi 伊利诺斯理工学院

本书是计算机网络方面的经典教科书,凝聚了两位顶尖网络专家几十年的理论研究、实践经验和大量第一手资料,自出版以来已经成为网络课程的主要教材之一,被哈佛大学、斯坦福大学、卡内基-梅隆大学、康奈尔大学、普林斯顿大学等众多名校采用。
本书采用“系统方法”来探讨计算机网络,把网络看作一个由相互关联的构造模块组成的系统,通过实际应用中的网络和协议设计实例,特别是因特网实例,讲解计算机网络的基本概念、协议和关键技术,为学生和专业人士理解现行的网络技术以及即将出现的新技术奠定了良好的理论基础。无论站在什么视角,无论是应用开发者、网络管理员还是网络设备或协议设计者,你都会对如何构建现代网络及其应用有“全景式”的理解。

本书特色
内容全面更新,包含更多对于网络技术人员和学生而言至关重要的主题,如P2P、无线技术、网络安全和视频技术。
更加关注应用层问题,应用层上的创新性研究和设计是当前关注的中心。
为了方便教学,本书配有丰富的教辅资源,包括教学课件、教材图片、实验手册和网络仿真软件OPNET,以及习题解答等。


Larry L. Peterson 
普林斯顿大学计算机科学系的Robert E. Kahn教授,普林斯顿大学PlanetLab Consortium主管。2003~2009年期间担任普林斯顿大学计算机科学系主任,曾任NSF的GENI行动计划规划组主席。他的主要研究方向为网络系统的设计与实现,以及因特网规模的分布式系统部署,包括应用广泛的PlanetLab和MeasurementLab平台,目前主要从事OpenCloud云平台的开发工作。
从普林斯顿大学退休后,Peterson教授依然积极活跃在学术界和工业界。他现在是亚利桑那大学计算机系教授,Akamai(云计算服务和内容分发网络(CDN)的领先供应商)公司的战略顾问,Open Networking Lab首席架构师。
Peterson教授曾担任ACM 《Transactions on Computer Systems》的主编,IEEE/ACM《Transactions on Networking》和IEEE《Journal on Select Areas in Communication》的编委,以及SOSP、NSCI和HotNets等会议的程序主席。他是美国国家工程院院士,ACM和IEEE会士,2010年 IEEE Koji Kobayashi Computer and Communication奖得主,2013年ACM SIGCOMM奖得主。


Bruce S. Davie 
拥有英国爱丁堡大学计算机科学博士学位,于1995年加入Cisco公司成为一名系统架构师,并于1998年获得Cisco特别会员荣誉称号。在加入Cisco之前,Davie博士还曾担任贝尔通信研究公司的首席科学家。Davie博士在2012年加入网络虚拟化公司Nicira担任首席架构师。随着2012年8月VMware收购Nicira,他加入VMware公司,目前是VMware公司网络和安全部门CTO和首席工程师。
Davie博士在2009年成为ACM数据通信专业组(SIGCOMM)主席,并被选为ACM会士。他还是互联网工程任务小组(Internet Engineering Task Force,IETF)的积极参与者。他具有20多年网络和通信行业经验,编著了多本教材和技术图书,主持设计了MPLS协议,并参与开发了很多重要的因特网技术。他曾在MIT担任客座讲师,主讲计算机网络课程。
当本书第1版在1996年出版时,在因特网上购物还是很新奇的事情,如果一家公司用它的域名做广告,人们认为这是很超前的。那时,家庭接入因特网的主要方式是通过拨号调制解调器。今天,因特网商务已成为无法改变的现实,“com”股票已经历了一个完整的兴衰循环。无线网络无处不在,诸如智能手机和平板电脑等具有上网功能的新设备正以令人目眩的速度上市。关于因特网,似乎唯一可以预见的就是它会不断变化。
尽管有这么大的变化,但我们在第1版中提出的问题对于今天来说仍然是有效的:使因特网得以运行的基本概念和技术是什么?答案是,TCP/IP体系结构的大部分功能在今天仍然适用,这一点正像30多年前它的发明者所预见的那样。这并不是说因特网的体系结构枯燥乏味,而是完全相反。对于一个历经30多年,不但幸存下来,而且促进因特网这样快速地增长和变化的体系结构,将理解其设计原理作为学习网络的起点是很合适的。正如前几版一样,第5版将因特网体系结构中的“为什么”作为基础。
读者对象
我们的目的是把本书作为综合网络课程的教材,供研究生或高年级本科生使用。我们相信,本书对核心概念的专注不但对正在进行再培训以便完成网络相关工作的专业人员有吸引力,而且可以帮助网络从业人员理解他们每天接触的网络协议背后的“为什么”,并且着眼于网络的全貌。
根据我们的经验,第一次学习网络的学生和专业人员通常会把网络协议理解成一种从高层传到低层的命令,认为学习尽可能多的TLA(ThreeLetter Acronyms,三个字母的缩写词)就可以了。事实上,协议是应用工程设计原理开发出来的复杂系统的构件。不仅如此,协议总是根据现实世界的经验不断地进行精炼、扩展和替换。基于这一点,本书的目标并不是单纯地介绍当前使用的协议,而是解释良好网络设计的基本原理。我们认为掌握这些基本原理是应对当前瞬息万变的网络领域的最好方法。
我们还意识到人们用很多不同的方法来看待网络。与我们写第1版时相比,大多数阅读本书的人都是具有丰富经验的网络用户。一些人希望成为网络产品或协议的设计者,其他人可能对管理网络感兴趣,而越来越多的读者正在或将要成为互联网设备的应用开发者。未来产品和协议的设计者历来是我们关注的重点,现在依然如此,但在本版中,我们也试图关注网络管理员和应用开发者。
第5版中的变化
尽管我们关注网络的基本原则,但我们还是要使用正在运行的因特网中的例子来阐述这些原则。因此,我们补充了相当多的新资料来跟踪近期网络技术的重要发展。我们同时对已有资料做了删除、重新组织和改写,以反映过去10年发生的变化。
也许自从编写第1版以来我们所觉察到的最重要的变化,就是现在几乎每一位读者都对诸如万维网和电子邮件这样的网络化应用有了一定的了解。因此,我们从第1章开始就加大了对应用的侧重。我们把应用当作学习网络技术的动机,并得出一组需求,有用的网络只有满足这些需求才能在全球范围内支持当前和未来的各种应用。然而,我们保留了先前版本解决问题的方法,即从主机的互联问题开始,逐层向上讨论,最后对应用层的问题进行详细的考察。我们认为从各种应用及其需求起步对于在本书所覆盖的各主题间建立联系是很重要的。同时,我们感到对于诸如应用层协议和传输层协议等高层协议的问题,只有在明白主机互连和分组交换这样的基本问题之后才能很好地理解。也就是说,我们使得以一种更加自顶向下的方式组织材料成为可能,详情如下所述。
正如前几版,我们增大了对重要新主题的覆盖面,并使其他主题紧跟潮流。新版中主要的新主题或有实质性改动的主题包括:
 更新了无线技术的内容,特别是80211(WiFi)的各种相关内容以及包括第三代移动通信标准(3G)和正在逐步普及的4G标准在内的蜂窝无线技术。
 更新了拥塞控制机制的内容,特别是具有高延迟带宽积的网络和无线网络。
 更新了Web服务的材料,包括SOAP和REST(Representational State Transfer,表述性状态转移)体系结构。
 扩展和更新了域间路由和边界网关协议(BGP)的内容。
 扩展了多媒体应用协议的内容,如基于IP的语音(VoIP)和视频流。
我们还减少了目前已不太相关的主题。在本版中,被转移到“历史性”类别中的内容包括异步传输模式(ATM)和令牌环。
新版最大的变化之一是将材料分成“初级”和“高级”两部分。我们希望不了解网络技术和协议的人更容易接受本书,同时也不丢弃高层次读者需要的高级内容。这种变化产生的最明显的影响是现在第3章包含交换、路由和网络互连的基础内容,而第4章包含更高级的路由主题,如BGP、IPv6和多播。与此类似,传输协议基础放在第5章,而更高级的材料(如TCP拥塞控制算法)出现在第6章。我们相信,这种变化会使得不熟悉该领域的读者掌握重要的基本概念,并且不会因为复杂主题而不堪重负。
就像上一版一样,我们加入了一些“它们现在在哪”的讨论。这些简短的讨论在本版中经过更新,重点关注现实世界中协议的成败。有时,它们描述了一个已经被大多数人忽视但实际上取得了名不见经传的成功的协议;有时,它们跟踪某个经过很长时间却失败了的协议的命运。这些内容的目的是通过展示技术在竞争的网络世界中的表现来把材料关联起来。
系统方法
对于像计算机网络这样动态的和不断变化的领域来说,一本教材能提供的最重要的东西是洞察能力,以便分清什么是重要的、什么是不重要的、什么是长久的、什么是肤浅的。根据我们在网络新技术研究、为本科生与研究生讲授网络最新趋势以及把先进的网络产品投放市场等方面超过25年的经验,我们提炼了自己的观点——系统方法,它是本书的精髓。系统方法有以下含义:
 基本原则。与其将现成的网络产品作为准则,不如从基本原则开始了解当今网络技术的发展过程。这能让我们解释网络为什么像现在这样设计。根据我们的经验,一旦理解了基本概念,那么理解遇到的任何新协议都将变得相对容易。
 非分层主义者。虽然材料是围绕传统网络层次松散地组织起来的,从底层开始沿协议栈向上展开,但是我们并不采用严格分层的方法。许多主题涉及上下多个层,如拥塞控制和安全,所以我们不用传统的分层模型讨论它们。与此类似,路由器和交换机有很多共同点(并且经常结合起来组成单个产品),因此我们在同一章中讨论它们。简言之,我们相信分层是很好的辅助,但不必受它的限制,采用端到端的观点常常更有用。
 现实世界的例子。与其抽象地解释协议如何工作,不如使用当今最重要的协议具体说明网络是如何工作的。许多协议都是源自TCP/IP因特网的,这就允许我们在讨论中借鉴实际经验。
 软件。虽然底层网络是由可以从计算机销售商那里购买的硬件以及可以从电话公司租用的通信服务构建而成的,但是,只有软件才能使网络提供新服务,并迅速适应环境变化。这就是我们为什么强调网络软件如何实现,而不是只停留在描述所涉及的抽象算法上。我们还会给出实际运行的协议栈的代码段,以说明如何实现某些协议和算法。
 以端到端为重点。网络是由许多组件构成的,虽然在解决具体问题时有必要忽略一些不感兴趣的元素,但是理解如何将这些组件组合成具有一定功能的网络是非常重要的。所以我们花大量的篇幅解释网络完整的端到端行为,而不只是单个组件,以便理解一个完整的网络是如何运行的,包括从应用到硬件的所有方面。
 性能。系统方法包含通过实验研究性能问题,然后使用收集到的数据对各种设计选项进行定量分析并指导优化实现。这种对实验分析的强调贯穿全书。
 设计原则。网络很像其他计算机系统,如操作系统、处理器体系结构、分布式和并行系统等。它们都很大,也很复杂。为了处理这种复杂性,系统设计者常常提出一组设计原则。在书中介绍这些设计原则时,我们会予以强调,并用计算机网络中的例子进行解释说明。
教学特色
第5版保留了以前版本中关键的教学特色,我们鼓励读者利用这些特色:
 问题。在每一章的开始,我们通过一个问题指明网络设计中必须要解决的后续问题。这段描述将引出并推动本章要探讨的问题。
 相关主题。在本书中,“相关主题”内容描述了正在讨论的主题或介绍相关高级主题,这些多为关于网络的逸闻趣事。
 它们现在在哪?这部分内容跟踪协议在实际部署情况下的成败。
 结论。这些段落归纳了在讨论中得出的重要结论,如广泛适用的系统设计原则。
 实际协议。虽然本书的重点是核心概念而不是现有的协议规程,但实际协议常被用于说明大部分的重要观点。因此本书可以作为很多协议的参考源。为了帮助你找到这些协议的描述,相关章节标题中用括号括起来的内容指明在本节中描述的协议。例如,52节描述可靠的端到端协议的原理,它提供对TCP的详细描述,以作为这类协议的典型实例。
 接下来会发生什么?我们以研究团体、业界或整个社会正在探讨的一个重要问题作为每一章主体部分的结尾。我们发现讨论这些前瞻性问题有助于将网络主题变得更加相互关联且令人兴奋。
 扩展阅读。在每一章结尾有精选的扩展阅读列表。每个列表一般包含有关刚刚讨论的主题的重要论文。我们强烈推荐高级读者(如研究生)研究扩展阅读中的论文,以便补充各章所讲的材料。
本书结构和教学方法
本书按如下方式进行组织:
 第1章介绍全书使用的核心概念。从各种应用出发,讨论网络体系结构的组成,介绍协议的实现问题,并定义通常能够促进网络设计的定量性能度量。
 第2章综述用户与因特网等大型网络相连的多种方法,介绍链路的概念,描述所有链路层协议必须解决的许多问题,包括编码、组帧和差错检测。当前最重要的链路技术以太网和无线也在本章中讲述。
 第3章从虚电路和数据报模型开始介绍交换和路由的基本概念,包括网桥和局域网交换,接下来是对网络互连的介绍,包括网际协议(Internet Protocol,IP)和路由协议。本章的结尾讨论了一系列基于硬件和软件构造路由器和交换机的方法。
 第4章涵盖高级网络互连主题。包括多区域路由协议、域间路由和BGP、IPv6、多协议标记交换(MultiProtocol Label Switching, MPLS)和多播。
 第5章转移到传输层,详细描述因特网中用于创建客户/服务器应用的传输控制协议(Transmission Control Protocol, TCP)和远程过程调用(Remote Procedure Call, RPC),同时介绍支持多媒体应用的实时传输协议(Realtime Transport Protocol, RTP)。
 第6章讨论拥塞控制和资源分配。本章的问题贯穿了链路层(第2章)、网络层(第3、4章)和传输层(第5章)。特别注意,本章还描述拥塞控制如何在TCP上工作,并且介绍在IP中用于提供服务质量的机制。
 第7章考虑通过网络发送的数据。这涉及表示格式和数据压缩问题。XML也在本章讲述,压缩部分包括对MPEG视频压缩和MP3音频压缩工作原理的解释。
 第8章讨论网络安全,首先简要介绍密码学工具和密钥分发问题,然后讨论几种使用公钥和私钥的认证技术。本章的重点是使用诸如良好隐私(Pretty Good Privacy, PGP)、安全外壳(Secure Shell, SSH)和IP安全体系结构(IPSEC)构建安全系统。防火墙也在本章讨论。
 第9章描述典型的网络应用实例和它们使用的协议,包括像电子邮件和万维网这样的传统应用、像IP电话和视频流这样的多媒体应用,以及像对等文件共享和内容分发网络这样的覆盖网络。本章还描述基础设施服务——域名系统(Domain Name System, DNS)和网络管理。用于开发新应用协议的Web服务体系也在本章介绍。
对于本科生课程,很可能需要追加课时来帮助学生理解第1章中的介绍性材料,而放弃第4章以及第6~8章中涵盖的高级主题。然后在第9章回到网络应用的一般主题。本科生课程可以合理地跳过更高级的部分(如53节、931节、932节和922节)。
相比之下,研究生课程的教师应该能够只用1次或2次课讲完第1章——让学生自己更认真地学习这些材料,从而可以空出更多的课时更深入地讲授第4章及后续章节。
对于自学本书的读者,我们相信所选的主题涵盖了计算机网络的核心内容,因此建议从前向后顺序阅读。另外,我们提供了详细的参考文献目录,帮助读者找到与感兴趣的特定领域相关的补充资料。我们还提供了习题选答。
本书用独特的方法讨论拥塞控制,即把有关拥塞控制和资源分配的所有主题集中到第6章。这样做是因为拥塞控制问题不能在任何一层单独解决,我们希望读者能够同时考虑各种设计选择(这与我们的观点是一致的,即严格的分层常常模糊了重要的设计权衡)。然而,用更传统的方法来讲解拥塞控制也是可能的,即在学习第3章时参考62节的内容,以及在学习第5章时参考63节的内容。
自顶向下的学习路线
因为现在学习网络课程的大部分学生都熟悉网络应用,因此一些课程从应用开始讲解。虽然本书的确在第1章提纲挈领地介绍了应用,但直到第9章才详细讨论应用层的问题。考虑到有些教授或读者希望使用更加自顶向下的方法,我们建议采用如下可能的方式使用本书的材料。
 第1章。本章描述应用及其需求,为教材的其他内容做好铺垫。
 第9章。传统应用(91节)和多媒体应用(92节)部分以读者熟悉的应用作为例子来引入网络协议的概念。931节(DNS)也应该包括在内。
 接下来应该讲授72节,解释多媒体应用产生的数据是如何编码和压缩的。
 第5章。此时可以讲解传输协议基础,解释应用层协议产生的数据如何进行可靠的跨网络传输。
 第3章。可以将交换、网络互连和路由理解为提供传输协议运行所依赖的基础设施。
 第2章。最后,可以讲解数据到底是如何在像以太网链路和无线链路这样的物理介质上进行编码和传输的。
显然,我们在上述安排中略去了很多章节。对于更高级的课程或更深入的自学,可以在后面追加像资源分配(第6章)和安全(第8章)等主题以及第4章中的高级主题。安全几乎可以单独讲解,但所有高级主题只有在第3章和第5章中分别讲解了IP和TCP之后才有意义。
注意,访问booksiteelseviercom/9780123850591/lecphp,除了按照本书的顺序制作的一套课件以外,还包括按照上述自顶向下顺序制作的一套课件。
习题
每一版中都对习题进行了重大改进。在第2版中,我们增加了习题的数量,并且根据课堂测验大大提高了习题的质量。在第3版中,我们对习题做了两方面的重大修改,包括:
 对那些我们认为很有挑战性或需要本书以外知识(如概率知识)的习题,加上★标记以表明它们的难度更高。
 我们在每一章都增加了一些额外的典型习题并在书后提供答案。这些习题用√标记,目的是为完成其他习题提供一些帮助。
在这一版中增加了新习题以反映更新的内容,现有习题可分为如下几类:
 分析性习题,要求学生做简单的代数计算,展示他们对基本关系的理解。
 设计习题,要求学生针对各种情况设计并评估协议。
 实践习题,要求学生写少量代码以测试一个想法或使用现成的网络工具进行实验。
 文献研究习题,让学生更深入地了解某个特定主题。
此外,正如下面所详细描述的那样,基于套接字的编程习题以及仿真实验可以在线获得。
补充材料和在线资源
为了方便教学,我们准备了教学手册,其中包括一些习题的解答。可以向出版社索取该手册。
关于本书教辅资源,使用教材的老师需通过爱思唯尔的教材网站(wwwtextbookselseviercom)注册并通过审批后才能获取相关资源。具体方法如下:在wwwtextbookselseviercom教材网站查找到该书后,点击“instructor manual”便可申请查看该教师手册。有任何问题,请致电01085208853。——编辑注
其他辅助材料,包括课件、教材图片、基于套接字的编程习题、测验题以及编程习题可以在Morgan Kaufmann的网站上找到,网址为booksiteelseviercom/9780123850591/indexphp。
最后,与第4版一样,本书配有一套实验。这些实验由马萨诸塞大学达特茅斯分校的Emad Aboelela教授开发,通过仿真实验来探讨本书中协议的行为、可扩展性和性能。讨论实验相关材料的章节均带有标记。仿真使用OPNET仿真工具集。
关于本书配套的《计算机网络实验教程》(中文版),欢迎访问华章网站(www.hzbook.com/books/6937html)或扫描右侧二维码了解详细信息。全部实验在各章节的对应位置添加了注释。——编辑注
致谢
如果没有众多朋友的帮助,本书是不可能问世的。我们非常感谢所有为改进本书做出贡献的人。然而,在致谢之前应该说明的是,我们已经尽力改正审阅人指出的错误并且尽量准确地描述同事们向我们解释的协议和机制。如果还有什么错误,那是我们自己的责任。如果你发现任何错误,请发电子邮件给我们的出版商Morgan Kaufmann,地址是netbugsPD5e@mkpcom,我们将在本书再次印刷时进行改正。
首先,我们衷心感谢审阅过全部或部分书稿的人。除了审阅过以前版本的人,我们还想感谢Peter Dordal、Stefano Basagni、Yonshik Choi、Wenbing Zhao、Sarvesh Kulkarni、James Menth和John Doyle(以及一个匿名审阅人)对全书的审阅。还要感谢Dina Katabi和Hari Balakrishnan对各章节的审阅。我们也要感谢所有提供反馈意见和信息来帮助我们写作该版的人。
普林斯顿网络系统组的几位成员向本书贡献了他们的想法、示例、修订、数据和代码。我们特别感谢Andy Bavier、Tammo Spalink、Mike Wawrzoniak、Stephen Soltesz和KyoungSoo Park。还要感谢Shankar MBanik为本书制作了两套清晰易懂的课件。
最后,我们衷心地感谢丛书编辑David Clark,以及Morgan Kaufmann出版公司在本书编写期间帮助过我们的所有人。还要特别感谢我们原来的责任编辑Jennifer Young、本版的编辑Rick Adams、开发编辑Nate McFadden、助理编辑David Bevans以及制作编辑Paul Gottehrer。同时要感谢MKP的出版人Laura Colantoni,她的领导激励着我们专注于本修订版。
出版者的话
译者序
序言
第1版序言
前言
本书赞誉
第1章基础
问题:建造一个网络
11应用
12需求
121视角
122可扩展的连通性
123高性价比的资源共享
124支持通用服务
125可管理性
13网络体系结构
131分层和协议
132因特网体系结构
14实现网络软件
141应用程序编程接口(套接字)
142应用实例
15性能
151带宽和时延
152延迟带宽积
153高速网络
154应用程序性能需求
16小结
接下来会发生什么:云计算
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习题
第2章开始连接
问题:连接到网络
21连接概览
22编码(NRZ、NRZI、曼彻斯特、4B/5B)
23组帧
231面向字节的协议(BISYNC、
PPP、DDCMP)
232面向比特的协议(HDLC)
233基于时钟的组帧(SONET)
24差错检测
241二维奇偶校验
242因特网校验和算法
243循环冗余校验
25可靠传输
251停止等待
252滑动窗口
253并发逻辑信道
26以太网和多路访问网络(8023)
261物理特性
262访问协议
263以太网使用经验
27无线
27180211/WiFi
272蓝牙(802151)
273蜂窝电话技术
28小结
接下来会发生什么:“物联网”
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习题
第3章网络互联
问题:并不是所有网络都是直接相连的
31交换和桥接
311数据报
312虚电路交换
313源路由
314网桥和局域网交换机
32互联网基础(IP)
321什么是互联网?
322服务模型
323全局地址
324IP数据报转发
325子网划分和无类地址
326地址转换(ARP)
327主机配置(DHCP)
328差错报告(ICMP)
329虚拟网络和隧道
33路由
331用图表示网络
332距离向量(RIP)
333链路状态(OSPF)
334度量
34实现和性能
341交换基础
342端口
343交换结构
344路由器的实现
35小结
接下来会发生什么:未来因特网
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习题
第4章高级网络互联
问题:扩展到数十亿节点
41全球互联网
411路由区
412域间路由(BGP)
413IP版本6(IPv6)
42多播
421多播地址
422多播路由(DVMRP、PIM、 MSDP)
43多协议标签交换(MPLS)
431基于目的地的转发
432显式路由
433虚拟专用网和隧道
44移动设备之间的路由
441移动网络的挑战
442路由到移动主机(移动IP)
45小结
接下来会发生什么:部署IPv6
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习题
第5章端到端协议
问题:进程间如何通信
51简单多路分解(UDP)
52可靠字节流(TCP)
521端到端问题
522报文段格式
523连接建立与终止
524滑动窗口再讨论
525触发传输
526自适应重传
527记录边界
528TCP扩展
529性能
5210其他设计选择
53远程过程调用
531RPC基础
532RPC实现 (SunRPC、DCE)
54实时应用程序传输(RTP)
541需求
542RTP设计
543控制协议
55小结
接下来会发生什么:传输协议多样性
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习题
第6章拥塞控制与资源分配
问题:分配资源
61资源分配问题
611网络模型
612分类方法
613评价标准
62排队规则
621FIFO
622公平排队
63TCP拥塞控制
631加性增/乘性减
632慢启动
633快速重传和快速恢复
64拥塞避免机制
641DECbit
642随机早期检测(RED)
643基于源的拥塞避免
65服务质量
651应用需求
652综合服务(RSVP)
653区分服务(EF、AF)
654基于等式的拥塞控制
66小结
接下来会发生什么:网络重构
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习题
第7章端到端数据
问题:我们用数据做什么?
71表示格式化
711分类方法
712例子(XDR、ASN1、NDR)
713标记语言(XML)
72多媒体数据
721无损压缩技术
722图像表示和压缩(GIF、JPEG)
723视频压缩(MPEG)
724在网上传输MPEG
725音频压缩(MP3)
73小结
接下来会发生什么:无处不在的视频
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习题
第8章网络安全
问题:安全攻击
81密码基础
811密码原理
812对称密钥密码
813公钥密码
814认证码
82密钥预分发
821公钥预分发
822对称密钥预分发
83认证协议
831原始性和时效性技术
832公钥认证协议
833对称密钥认证协议
834DiffieHellman密钥协商
84系统实例
841良好隐私(PGP)
842安全外壳(SSH)
843传输层安全(TLS、SSL、HTTPS)
844IP安全(IPsec)
845无线安全(80211i)
85防火墙
86小结
接下来会发生什么:面对安全
扩展阅读
习题
第9章应用
问题:应用需要自己的协议
91传统应用
911电子邮件(SMTP、MIME、IMAP)
912万维网(HTTP)
913Web服务
92多媒体应用
921会话控制和呼叫控制(SDP、SIP、H323)
922多媒体应用的资源分配
93基础设施服务
931名字服务(DNS)
932网络管理(SNMP)
94覆盖网络
941路由覆盖
942对等网
943内容分发网络
95小结
接下来会发生什么:新的网络体系结构
扩展阅读
习题
习题选答
术语
参考文献
我知道并使用这本书已经多年,无论是作为计算机网络教材还是网络技术人员的参考书,本书都非常有价值。第5版保持了之前版本的核心价值,并且通过最新技术和需求对网络协议进行了非常清晰的解释。除了描述过去和当前网络的细节,本书还成功激发了读者的好奇心,并有望促进对未来网络的新研究。 
——Stefano Basagni,美国东北大学

本书非常适合认真学习计算机网络的学生,当然,它也适合休闲阅读。作者热情高涨,对网络中的有趣主题有着全面而及时的把握。本书不仅解释各种协议如何工作,而且说明它们为什么这样工作,以及某些协议为什么如此重要和有趣。本书还涉及历史背景介绍,从正文部分到“它们现在在哪”再到每章“扩展阅读”中介绍的文献,这些内容为读者提供了“知其所以然”的视角。总之,本书对网络的讲解清晰且富有文化内涵。 
——Peter Dordal,芝加哥洛约拉大学
我在一门面向高年级本科生和一年级硕士生的通信网络基础课程中使用本书已经五年多了,其各个版本一直保持着自己的优势,即不仅描述协议“如何工作”,还描述“为什么这样工作”,并重点解释“为什么不这样工作”。这是一本培养工程直觉的书,在如今这个技术快速变化的时代,培养学生在设计或选择下一代系统时做出明智决定的能力是至关重要的。 
——Roch Guerin,宾夕法尼亚大学

这是一本优秀的计算机网络教材,内容清晰、全面、包含大量实例。作者将网络分解成简单的、可管理的概念,同时不影响技术的严谨性。本书寻求网络体系结构设计的基本原则和构建在其上的应用程序之间的平衡,对于高级网络课程的本科生、研究生和教师来说价值连城。 
——Arvind Krishnamurthy,华盛顿大学

本书是深入理解计算机网络的最好教材之一。第5版涵盖了该领域的最新进展。第1章系统介绍网络的基本组件,包括硬件和软件;最后一章则以应用为主题将所有概念综合起来。部分可选的高级主题单独成章。每章最后包含一组不同难度的习题,帮助学生掌握相关知识。 
——Karkal Prabhu,德雷克塞尔大学
作者对各层互联网协议给出了详细而明确的描述。其中有很多参考资源,可帮助学生充分理解正在改变世界的网络技术。这本书的每个版本都在不断进步。 
——Jean Walrand,加州大学伯克利分校
为了与不断发展的计算机网络领域保持同步,我们对这本经典教材再一次进行了修订。虽然因特网和相关协议在当前所有网络互连中占主导地位,但我们看到因特网的支撑技术还在持续发展,例如,“二层”交换提供了丰富的功能和强大的网络管理工具。本书前一版将交换和路由分在两章中讲解,但是基于分层的描述并不总是表达教材要点的最好方法,因为所谓的交换和路由实际上起到类似且互补的作用。新版以一种综合方法来看待这些主题,这使得它们在功能上的相似点和不同点更加明显。路由的高级主题则移到下一章,可以根据课程的重点和层次略过该章。
我从来不喜欢用纯分层的方法讲授网络,正如第1版序言中所说(我们在本版中重印该序言只是为了好玩)。联网中的一些关键问题,包括安全和性能,不能通过将它们分配在一层中来解决——不存在一个“性能”层。这类主题不但关键,而且跨越多个层次,本书的组织结构仍然涵盖主题以及层次。组织结构反映了本书作为教材的丰富经验,同时也反映出一种方法倾向,即同时呈现基础知识和当前实践。
一些垂死的技术现在消失或萎缩了,包括令牌环(我曾经的最爱,但显然是它该离开的时候了)和ATM。新版意识到我们应该更多地关注应用设计,而不仅仅是分组转发。无线和移动技术也得到更多关注。
作者再次努力工作,以便写出能够以一种方便教学的方式阐述该领域重点内容的修订版。我很高兴地看到这一版比以前的更好。
David DClark
2010年11月
由Larry LPeterson 和 Bruce SDavie两位顶尖网络专家撰写的《计算机网络:系统方法》已经成为计算机网络课程的主流教材,被哈佛大学、斯坦福大学、卡内基梅隆大学、康奈尔大学、普林斯顿大学等国外众多名校采用。本书英文版已经出版了5个版本,为了方便国内高校和广大读者使用这本经典教材,我们翻译了最新版——第5版。
这一版对第4版做了重大的改进和提升:扩充和更新了无线技术(包括80211(WiFi)、3G和4G蜂窝无线技术)、拥塞控制机制(针对具有高带宽延迟积的网络和无线网络)、Web服务(包括SOAP和REST体系结构)、域间路由和边界网关协议、多媒体应用协议(包括VoIP和视频流)等方面的材料;删减了异步传输模式(ATM)和令牌环等过时的内容;将交换、路由、可靠传输协议等材料分成“初级”和“高级”两部分,以适应不同层次读者的需要;更新了“相关主题”和“它们现在在哪”的内容,以反映现实世界中协议的最新发展状况。
作者强调网络现有工作方式的成因,采用“系统方法”将网络看作由相互关联的构造模块组成的系统(反对严格的分层),并引入丰富的因特网实例说明实际网络的设计。书中给出的程序代码不是基于某个特定的操作系统,而是经过重新改编以适应通用环境,说明网络软件是如何实现的,借此帮助读者了解网络的基础构件是如何结合在一起的。
本书是目前最新版的关于计算机网络的优秀教材,为学生和专业人士理解现行的网络技术以及即将出现的新技术奠定了良好的理论基础,是确保成功的课堂教学和高效的网络运行的重要资源。
本书由北京理工大学软件学院的王勇副教授主持翻译,参加翻译工作的有北京理工大学的王勇(第1和8章、前言、习题选答、术语)、薛静锋(第2章)、张龙飞(第3、4、7章)、陈琳(第5、6章)和公安部第三研究所的李明(第9章),另外,胡晶晶对本书的翻译也提供了很大帮助。
由于译者水平有限,书中可能有错误或不甚完善之处,读者如果有意见或建议,欢迎通过Email与译者联系:wybit@sinacom。
译者
2015年3月
计算机\网络
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